(共21张PPT)
专题7 生物学与社会·跨学科实践
思
维
导
图
项目一:制作可调节的眼球成像模型,提出保护眼健康的方法
根据眼球的结构和成像原理,运用相关学科的知识和方法,选择适当的材料和工艺,制作眼球结构模型和成像模型。模型可用于演示正常眼的成像,展现近视眼、远视眼的成因以及矫正方法。调查班级学生的近视率,撰写调查报告,结合眼球结构和成像原理提出保护眼健康的方法。
学业要求1:设计可行的方案,进行模型制作类跨学科实践活动:针对特定的生物学内容,运用生物学、物理、技术、工程学等学科概念,以及“结构与功能”“尺度、比例和数量”“系统与模型”等跨学科概念,选择恰当的材料,设计并制作模型,直观地表征相应的结构与功能,提升探究实践能力
典
例
变
式
典例1: 在STEAM学习中心,小雨跟同学制作了一个可变焦的水透镜,利用物理实验室的光具座及配件来模拟人的眼球成像过程(见下图)
(1)可变焦水透镜上的注射器模拟的是眼球的睫状体,对水透镜模拟的 起调节作用。光具座上的“F光源”模拟外界物体,光屏模拟眼球的 。
晶状体
视网膜
典
例
变
式
(2)将“F光源”向左移动,是模拟看远处的物体,此时应 (填“推”“拉”或“不动”)注射器,才能在光屏上出现清晰物像。(向内推注射器水透镜曲度变大,向外拉则反之。)
(3)在光屏上呈现的物像是倒立的,但是我们形成的视觉影像却是正立的。这是因为眼球获取的图像信息要经过
的加工处理才能形成视觉。
(4)有同学认为该模型可进一步完善,他在“F光源”和水透镜之间安装了一个废弃的显微镜光圈,来模拟眼球的 。
拉
大脑(或大脑皮层、视觉
中枢)
瞳孔
项目二:制作实验装置,模拟吸烟有害健康
运用多学科的知识和方法自制实验装置,模拟香烟烟雾对呼吸道黏膜的危害;形成吸烟有害健康的观念,自觉拒绝吸烟;学会用科学证据向公众宣讲吸烟有害健康。
学业要求1:设计可行的方案,进行模型制作类跨学科实践活动:针对特定的生物学内容,运用生物学、物理、技术、工程学等学科概念,以及“结构与功能”“尺度、比例和数量”“系统与模型”等跨学科概念,选择恰当的材料,设计并制作模型,直观地表征相应的结构与功能,提升探究实践能力
典
例
变
式
典例2: 吸烟有害健康。为了让同学们直观地认识吸烟对呼吸系统的危害,小欢用饮料瓶和废签字笔等材料,制作了一个模拟吸烟的模型(如图)。香烟插入笔筒后点燃,多次挤压饮料瓶,模拟吸烟过程:烟燃尽后取下烟蒂,取出笔筒内的面巾纸卷,并展开;观察被烟雾污染后的笔筒、面巾纸卷和饮料瓶。
(1)模型中的笔筒和饮料瓶分别模拟呼吸系统的
和 。
(2)实验后,面巾纸卷变成黄色,这说明呼吸道对吸入的气体能进行处理。香烟燃尽后,笔筒仍被熏黄,刺鼻的烟雾还残留在饮料瓶中,这说明呼吸道对空气的处理能力是 。
呼吸道
肺
有限的
典
例
变
式
典例2: 吸烟有害健康。为了让同学们直观地认识吸烟对呼吸系统的危害,小欢用饮料瓶和废签字笔等材料,制作了一个模拟吸烟的模型(如图)。香烟插入笔筒后点燃,多次挤压饮料瓶,模拟吸烟过程:烟燃尽后取下烟蒂,取出笔筒内的面巾纸卷,并展开;观察被烟雾污染后的笔筒、面巾纸卷和饮料瓶。
(3)挤压饮料瓶时,瓶内气压升高,模拟的是 (填“吸气”或“呼气”)过程。
(4)长期吸烟可诱发慢性肺气肿,患者的主要病变之一是许多细支气管阻塞,这会影响肺与 的气体交换。
呼气
外界
典
例
变
式
项目一:探究栽培一种植物所需的物理和化学环境条件
根据植物生长发育所需的环境条件,选择适宜的土壤,在土壤中栽培一种植物(如番茄),定期浇水,适时施肥、松土。观察植物在生长发育过程中的变化,设计表格,记录和交流株高、叶片数量、叶片大小、开花结果的时间和数量等信息。探究栽培一种植物所需的物理和化学环境条件。
学业要求2:设计可行的方案,进行植物栽培和动物饲养类跨学科实践活动:植物栽培和动物饲养可以综合运用多学科的知识和方法,考虑“结构与功能”“物质与能量”“因果关系”等跨学科概念,设计恰当的装置,以满足生物生长的需要
典
例
变
式
典例3:在农业生产中,农民常在播种前将种子进行浸泡处理。尿液浸种是否更有利于种子的萌发呢?生物兴趣小组选择玉米、黄瓜和萝卜种子作为实验对象开展研究。结果如下:
(1)为玉米种子萌发提供营养物质的结构是 。浸种时间不能太长,否则种子会因缺少 死亡。
(2)实验中设置清水浸种这一组的目的是 。
胚乳
氧气
形成对照
典
例
变
式
萝卜 黄瓜 玉米 种子数 萌发数 种子数 萌发数 种子数 萌发数
清水浸种24小时 20 14 20 8 20 16
50%的腐熟尿液浸种24小时 20 7 20 15 20 16
种子类型
处理方式
典例3:在农业生产中,农民常在播种前将种子进行浸泡处理。尿液浸种是否更有利于种子的萌发呢?生物兴趣小组选择玉米、黄瓜和萝卜种子作为实验对象开展研究。结果如下:
(3)根据实验结果,种植前需要用50%的腐熟尿液浸种的是
种子。
(4)尿液中含有水、 、尿素等物质,经处理后,是一种优质的农家肥。
黄瓜
无机盐
典
例
变
式
萝卜 黄瓜 玉米 种子数 萌发数 种子数 萌发数 种子数 萌发数
清水浸种24小时 20 14 20 8 20 16
50%的腐熟尿液浸种24小时 20 7 20 15 20 16
种子类型
处理方式
项目二:探究影响扦插植物成活的生物和非生物因素
根据植物生长发育所需的条件,扦插繁殖、芽的结构与功能等相关概念,选择适于扦插的植物枝条(如月季)和扦插培养基,按照扦插的技术要领和操作规范进行扦插繁殖。定期观察、记录和交流扦插枝条的生长发育情况。探究影响扦插植物成活的生物和非生物因素。
学业要求2:设计可行的方案,进行植物栽培和动物饲养类跨学科实践活动:植物栽培和动物饲养可以综合运用多学科的知识和方法,考虑“结构与功能”“物质与能量”“因果关系”等跨学科概念,设计恰当的装置,以满足生物生长的需要
典
例
变
式
典例4:鲜花茎秆下切口若被细菌感染,则会大大缩短其保鲜的时间。而研究表明,柚子皮的提取液有明显的杀菌作用。能否利用柚子皮的提取液来延长鲜花保鲜的时间呢?某生物兴趣小组成员设计的实验方案如下表:
(1)表格中①处应填写的内容是 。
(2)为避免偶然因素对实验的影响,除了每组不是选用1支而是选用5支玫瑰花外,还应在相同的条件下进行 ;为确保玫瑰花保鲜的时间不同仅由实验变量引起,实验所用玫瑰花的生长状况、品种、开花时间都应 。
10毫升(等量)柚子皮提取液
重复实验或多次实验
相同(或一致)
典
例
变
式
组别 玫瑰花 培养液 添加液 其他条件
A 5支 1000毫升 10毫升清水 相同且适宜
B 5支 1000毫升 ① 典例4:鲜花茎秆下切口若被细菌感染,则会大大缩短其保鲜的时间。而研究表明,柚子皮的提取液有明显的杀菌作用。能否利用柚子皮的提取液来延长鲜花保鲜的时间呢?某生物兴趣小组成员设计的实验方案如下表:
(3)两组相比,若 组玫瑰花保鲜的时间明显更长,则说明柚子皮的提取液可以延长鲜花保鲜的时间。
(4)除题目中提到的因素外,你认为还有哪些因素会影响鲜花保鲜的时间?请写出一种: 。
B
温度(或湿度、空气流速、培养液成分、病虫害等)
典
例
变
式
组别 玫瑰花 培养液 添加液 其他条件
A 5支 1000毫升 10毫升清水 相同且适宜
B 5支 1000毫升 ① 项目一:设计简单装置,制作酸奶
依据乳酸菌代谢所需的环境条件、营养来源、产物,以及蛋白质在不同酸度环境中的状态不同等相关概念,以牛奶、乳酸菌(或酸奶)为材料,选择恰当的容器,按照乳酸发酵技术的操作规范和程序制作酸奶,测定并分析酸奶的酸度和甜度,确定适宜的酸度和甜度范围。
学业要求3:设计可行的方案,进行发酵食品制作类跨学科实践活动:发酵食品的制作可以运用传统的发酵技术来完成;发酵食品的改良需要好的创意,运用多学科的知识和方法,从发酵的条件控制、装置的改进、食材的选择等方面不断尝试
典
例
变
式
典例5:酸奶是一种健康的发酵食品,制作酸奶需要多长时间?制作的最适温度是多少?生物兴趣小组打算一探究竟。
(1)制作酸奶需要 ,这种微生物只能在 的条件下发酵,因此制作过程中必须密封容器。
(2)为防止杂菌影响,制作酸奶前对容器和原料必须 。
(3)生物兴趣小组的同学经过一系列的探究后,得到如下结果:
分析结果可知:制作酸奶以 小时为宜,最佳温度
为 左右。
乳酸菌
无氧或缺氧
高温灭菌
8(或10或8~10)
40℃
发酵时间 牛奶状况
2小时 呈液态,无酸味
4小时 呈液态,略带酸味
6小时 呈蛋花状,微酸
8小时 呈凝固状,酸度适中
10小时 呈凝固状,酸度适中
项目二:制作泡菜,探究影响泡菜亚硝酸盐浓度的因素
依据乳酸菌的分布、代谢所需的环境条件、营养来源和产物等相关知识,选择或设计便于消毒和密封的恰当容器,依据个人对食品的、喜好选择相应的蔬菜(如白萝卜、胡萝卜、芹菜、甘蓝)和配料(如辣椒、花椒),按照发酵技术的操作规范和程序制作泡菜,测定泡菜的亚硝酸盐浓度,分析亚硝酸盐浓度与原料、腌制方式、时间等因素的关系。
学业要求3:设计可行的方案,进行发酵食品制作类跨学科实践活动:发酵食品的制作可以运用传统的发酵技术来完成;发酵食品的改良需要好的创意,运用多学科的知识和方法,从发酵的条件控制、装置的改进、食材的选择等方面不断尝试
典
例
变
式
典例6:泡菜是一种经过微生物发酵制作的食品,泡菜中亚硝酸盐的含量是检验泡菜质量的关键指标之一。人体摄入亚硝酸盐过量时,会引起中毒甚至死亡,如表是某生物兴趣小组探究“盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响”得到的数据,请回答:
(1)制作泡菜所利用的微生物是 。实验中除了盐水的浓度不同外,蔬菜的品种、质量、处理方法,以及所加调料等都必须相同,这样做的目的是 。
乳酸菌
保持单一变量
发酵天数盐水浓度 第3天 第5天 第5天 第9天 第11天 第13天
1号坛4% 1.6 3.2 3.8 3.5 3.4 3.2
2号坛6% 1.2 5.5 4.0 1.8 1.2 1.2
3号坛8% 0.5 2.0 1.8 1.6 1.5 1.2
典例6:泡菜是一种经过微生物发酵制作的食品,泡菜中亚硝酸盐的含量是检验泡菜质量的关键指标之一。人体摄入亚硝酸盐过量时,会引起中毒甚至死亡,如表是某生物兴趣小组探究“盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响”得到的数据,请回答:
(2)分析表中实验数据可以知道:泡菜中亚硝酸盐的含量随着发酵天数增多呈现的变化趋势是 。为使制作的泡菜有利于人体健康,应使泡菜充分发酵,并使用盐水浓度为 的盐水比较合适。
先上升后下降
8%
发酵天数盐水浓度 第3天 第5天 第5天 第9天 第11天 第13天
1号坛4% 1.6 3.2 3.8 3.5 3.4 3.2
2号坛6% 1.2 5.5 4.0 1.8 1.2 1.2
3号坛8% 0.5 2.0 1.8 1.6 1.5 1.2
典例6:泡菜是一种经过微生物发酵制作的食品,泡菜中亚硝酸盐的含量是检验泡菜质量的关键指标之一。人体摄入亚硝酸盐过量时,会引起中毒甚至死亡,如表是某生物兴趣小组探究“盐水浓度对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响”得到的数据,请回答:
(3)通过上述探究,在日常生活中制作泡菜时,为了降低泡菜中亚硝酸盐的含量,我们应该怎么进行发酵 。
选择较高浓度的盐水发酵;发酵的时间要长一点
发酵天数盐水浓度 第3天 第5天 第5天 第9天 第11天 第13天
1号坛4% 1.6 3.2 3.8 3.5 3.4 3.2
2号坛6% 1.2 5.5 4.0 1.8 1.2 1.2
3号坛8% 0.5 2.0 1.8 1.6 1.5 1.2
名
师
原
创
6. 可繁同学利用一些物品和废旧材料制成了关节模型(如图):
(1)模型上下两端的香皂模拟的是关节结构中的关节头和
。香皂中间的海绵模拟的是 。
(2)在两块香皂中间的间隙模拟的是关节腔,里面还可以加入一些水,用来模拟 ,可以减少骨与骨之间的摩擦。
(3)关节的牢固性与自行车旧轮胎模拟的 有关。
(4)在运动中关节起支点作用,它和 共同组成了运动系统。
关节窝
关节软骨
滑液
关节囊
骨、肌肉